Wastewater sludge in bioelectricity generation using microbial fuel cells
Mikrobiyal yakıt hücrelerini kullanarak atıksu çamuru ile biyoelektrik üretimi
- Tez No: 538283
- Danışmanlar: PROF. DR. FAİKA DİLEK SANİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde, dünyanın büyük bir çoğunluğu yakın gelecekte tükenmesi beklenen fosil yakıtları enerji kaynağı olarak kullanmaktadır. Bu baskı, ülkeleri mikrobiyal yakıt hücreleri (MYH) gibi yenilenebilir enerji teknolojilerini araştırmaya itmektedir. MYH'ler organik maddenin içerisindeki kimyasal enerjiyi mikrobiyal aktivite ile elektriğe dönüştürebilmektedirler. Bu çalışmanın amacı, MYH'lerin gerçek ölçekli kullanımını engelleyen zorlukların üstesinden gelmek için işletim parametrelerini ve sistem içerisindeki etkileşimleri araştırmaktır. Bu çalışma, kullanılan malzemelerin test edildiği optimizasyon deneyleri ile başlamıştır. Ancak, elde edilen güç yoğunluğu (GY) değerleri (~5.5 mW/m2), performansın daha çok mikrobiyal parçalanma ve elektron transferine bağlı olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, sistem, elektron kayıplarını, membran tıkanmasını ve iç direnci (İD) göz önüne alarak yeniden tasarlanmıştır. En yüksek GY değeri 464 mW/m2 olarak hesaplanmıştır. Optimizasyon deneylerini takiben, sistem farklı çamurlar (kentsel, kümes hayvanları, içecek, petrokimya ve tekstil tesisleri) ile beslenerek, MYH'lerin değişik arıtma sistemlerine uygunluğu test edilmiştir. Kentsel çamurda GY değeri 205.93 mW/m2 değerine düşmüş ve bunun sebebi de çamurun içeriğindeki sayısız iyonlara bağlı artan İD'tir. 10 ve 20 dk sonikasyon uygulandığında ise GY 225.23 mW/m2 ve 281 mW/m2 değerlerine yükselmiştir. Kümes hayvanları tesisinden alınan çamurla beslenen sistemde ise GY 45.88 mW/m2'ye düşmüştür. Petrokimya ve tekstil çamurlarında elde edilen GY 21.17 mW/m2 ve 31.44 mW/m2 iken, içecek çamurunda GY değeri 360.91 mW/m2'ye kadar yükselmiştir. Bu çalışmanın en son hedefi ise laboratuar ölçekli bir anaerobik çürütücü işleterek, bu iki rakip biyoenerji teknolojisini karşılaştırmaktır. MYH'ler, enerji çıktıları karşılaştırılabilir ölçüde düşük olmasına rağmen ek ısıtmaya ihtiyaç duymamaktadırlar, ayrıca, organik dönüşümü MYH'lerde daha hızlı gerçekleşmektedir.
Özet (Çeviri)
Today, the majority of world's energy is provided by fossil fuels which soon will be exploited. This pressure forces countries to investigate renewable energy technologies like microbial fuel cells (MFCs). MFCs can convert chemical energy in organic matter into electricity via microbial activity. The objective of this study was to investigate the operational parameters and interactions within the MFCs to overcome the challenges that limit their full scale applications. This study started with optimization experiments by testing the type of materials. However, the power density (PD) values (~5.5 mW/m2) showed that performance depends on microbial degradation and electron transfer. Then, the system was redesigned considering electron losses, membrane fouling and internal resistance (IR). The maximum PD was calculated as 464 mW/m2. Following optimization experiments, the system was fed with different sludges (municipal, poultry, beverage, petrochemical and textile) to test the suitability of MFCs. The PD decreased to 205.93 mW/m2 with municipal sludge, since the sludge contains numerous ions, increasing IR. Applying 10 and 20 min sonication increased PD to 225.23 mW/m2 and 281.54 mW/m2, respectively. PD dropped to 45.88 mW/m2 when poultry sludge was fed. Beverage sludge, on the other, increased the PD to 360.91 mW/m2, while PD was calculated as 21.17 mW/m2 and 31.44 mW/m2 for petrochemical and textile sludge, respectively. One final objective was to operate a laboratory scale anaerobic digester to compare the performance of two competing bioenergy technologies. MFCs did not require additional heating even if the output was comparably small with more rapid organic conversion.
Benzer Tezler
- Improved sludge bioprocessing and energy harvesting using different microbial fuel cell (MFC) configurations
Farklı mikrobiyal yakıt hücreleri kullanılarak arıtma çamurlarının gelişmiş biyolojik yöntemlerle işlenmesi ve enerji üretimi
İDRİS BİRYOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZİZE AYOL
- Aralıklı havalandırma optimizasyonuyla konvansiyonel aktif çamur sisteminin ileri biyolojik arıtmaya dönüştürülmesi
Full scale upgrade of conventional activated sludge system to nutrient removal process with intermittent aeration optimization
ANDAÇ ÖZHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Mikrobiyal yakıt hücrelerinde sülfat indirgeyen bakteriler ile renk giderimi ve elektrik üretimi
Electricity generation and color removal at sulfate-reducing conditions in microbial fuel cell
VİLDAN AKGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyomühendislikKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiBiyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. KEVSER CIRIK
- Combined effect of water hyacinth and trichocladium canadense on biogas production during anaerobic treatment of wastewater with antibiotics mixture
Antibiyotik karışımı içeren atıksuyun havasız arıtımı sırasında biyogaz üretimi üzerinde su sümbülü ve trichocladium canadense'ın birleşik etkisi
ISMI KHAIRUNNISA ARIANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
DOÇ. DR. SEVCAN AYDIN
- Kentsel ve/veya meyvesuyu atıksu arıtma tesisi sulu çamurlarının biyogaza dönüşümünde ön işlem etkisinin araştırılması
Investigating the effects of pretreatment in the conversion of wet sludge from urban sources and/or fruit juice wastewater treatment plants into biogas
ESİN HANDE BAYRAK
Doktora
Türkçe
2014
Çevre MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERGÜN PEHLİVAN